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量子是怎么提前知道我们在观察它的,而改变了观察前后的状态呢?

关量子是怎么提前知道我们在观察它,改变了观察前后的状态,这是由量子特性决定的。

要想弄懂这个问题,首先我们得知道什么是量子?一个物理量如果有最小的单元而不可连续的分割,就说这个物理量是量子化的,并把最小的单元称为量子。也就是说量子是微观世界里所有最小微粒的总称。

既然知道了量子,我们再来认识一下什么是量子的叠加状态。在量子世界里如果没没外部力量的加入它永远处在叠加状态。就像薛定谔的猫里的实验一样,一只装在笼子里的猫永远处在叠加状态,它既是死猫也是活猫,一但被观测到,这种叠加状态就会改变,要么是死猫,要么是活猫。这是因为当我们用光子或其它粒子测量微观粒子时,就会大大扰动被测量粒子。因为用于测量的粒子和被测量粒子的质能相差不了几个数量级,测量行为必然导致微观粒子的运动规律骤变。这就是量子力学中的量子态的测量坍缩效应

要讲到量子态的坍缩效应,我们还要了解一下光的波粒二重性。光到底是一种波的形式存在,还是一种粒子形式存在被争论了几百年,最后结论是光子是不可再分的最小微粒,它具有波粒二重性。量子力学认为自然界所有的粒子,如光子、电子或是原子,都能用一个微分方程,如薛定谔方程来描述。这个方程的解即为波函数,它描述了粒子的状态。波函数具有叠加性,它们能够像波一样互相干涉。同时,波函数也被解释为描述粒子出现在特定位置的机率幅。这样,粒子性和波动性就统一在同一个解释中。

我们知道了波粒二重性,下面我们来了解一下什么是双缝干涉实验。1801年,民科托马斯-杨医生设计了一个简单的实验,他在一张硬纸板钻了一个孔,第二张纸板上钻了两个孔(后改为狭缝),光穿过单孔和双孔(双缝)后会在第三张纸板上显示出干涉条纹。这就是著名的双孔(双缝)干涉实验。通过双缝干涉实验,我们了解到引力在实验中起到了作用,是它引起了量子坍塌效应。如果我们不观察这种引力就不会存在,不观察(测量)就等于不存在;不观察不等于人们不可以议论、预测;对于双缝,不观察的预测议论只能是按波函数得到一个一旦如果去观察位置概率,波函数反映的是位置概率随时间的波动情况。波函数所代表的是一种概率的波动。这虽然是人们对物质波所能做出的一种理解,但是波函数概念的形成正是量子力学完全摆脱经典观念、走向成熟的标志;波函数和概率密度,是构成量子力学理论的最基本的概念。因此,魏格纳就提出,意识是可以作用于外部世界的,并且使得波函数发生坍缩,从而改变了观察前后的状态。

量子坍缩实验可以提前知道观察者的行为,这也是量子世界的诡异之处,正如爱因斯坦所说的“上帝会掷骰子”!

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